实验四 液体动压滑动轴承实验指导书

一、实验目的

1、了解实验台的构造和工作原理，通过实验进一步了解动压润滑的形成，加深对动

压原理的认识。

2、学习动压轴承油膜压力分布的测定方法，绘制油膜压力径向和轴向分布图，验证理论分布曲线。

3、掌握动压轴承摩擦特征曲线的测定方法，绘制f—n曲线，加深对润滑状态与各参数间关系的理解。

二、实验原理及装置 1．概述

此项实验是径向加载的液体动压滑动轴承实验。其目的是测量轴承与转轴间隙中的油膜在圆周方向的压力分布值(见图1)，并验证径向油膜压力最大值批PMAX不在外载荷FR的垂线位置，而是在最小油膜厚度附近，即

?P?0处。该实验还可以测试下列几项内?X容。(1)测量轴承与转轴间隙中的油膜在轴线方向的压力分布值，并验证轴向压力分布曲线呈抛物线分布，即轴向油膜最大压力值在轴承宽度的中间位置(见图2)。

图1 周向油膜压力分布曲线 图2轴向油膜压力分布曲线 (2)测量径向液体动压滑动轴承在不同转速、不同载荷、不同粘度润滑油情况下的摩擦系数f值，根据取得的一系列f值，可以做出滑动轴承的摩擦特性曲线，进而分析液体动压的形成过程，并找出非液体摩擦到液体摩擦的临界点，以便确定一定载荷、一定粘度润滑油情况下形成液体动压的最低转速，或一定转速、一定粘度润滑油情况下保证液体动压状态的最大载荷(见图3)。

图3 轴承摩擦特性曲线

2．实验装置及原理

本实验使用湖南长庆科教仪器有限公司生产的HS-B型液体动压轴承实验台如图4所示，它由传动装置、加载装置、摩擦系数测量装置、油膜压力测量装置和被试验轴承等组成。

图4 滑动轴承试验台

1．操纵面板2．电机3．三角带4．轴向油压传感器接头5．外加载荷传感器6．螺旋加载杆7．摩擦力传感器测力装置8．径向油压传感器（7只）9．传感器支撑板10．主轴11．主轴瓦12．主轴箱

1）传动装置

由直流电机2通过三角带3带动主轴顺时针旋转，由无级调速器实现无级调速。本实验台主轴的转速范围为3～375rpm，主轴的转速由装在面板1上的数码管直接读出。 2）加载装置

油膜的径向压力分布曲线是在一定的载荷和一定的转速下绘制的。当载荷改变或轴的转速改变时所测出的压力值是不同的，所绘出的压力分布曲线也是不同的。转速的改变方法如前所述。本实验台采用螺旋加载，转动螺杆即可改变载荷的大小，所以载荷之值通过传感器数字显示，直接在实验台的操纵板上读出。 3）摩擦系数测量装置

径向滑动轴承的摩擦系数f随轴承的特性系数λ=μn/p值的改变而改变（μ—油的动力粘度，n—轴的转速，P—压力，P=W/Bd，W—轴上的载荷，W=轴瓦自重＋外加载荷。本实验台轴瓦自重为40N，B—轴瓦的宽度，d—轴的直径。）

在边界摩擦时，f随λ的变大而变化很小，进入混合摩擦后，λ的改变引起f的急剧变化，在刚形成液体摩擦是f达到最小值，此后，随λ的增大油膜厚度也随之增大，因而f也有所增大。摩擦系数f之值为

f=(π2/30ψ)·（μn/p）+0.55ψξ 式中，ψ—相对间隙；

ξ—随轴承长径比而变化的系数，对于l/d<1的轴承，ξ=1.5；l/d≥1时，ξ=1。 4）油膜压力测量装置

在轴承上半部中间即轴承有效宽度B/2处的剖面上沿圆周1200内钻有七个均匀分布的小孔，每个小孔联接一个压力传感器（测周向压力），在轴承轴向有效宽度B/4处也钻有一个小孔，并连接一只压力传感器（测轴向压力）。从而可绘出轴承的周向和轴向压力分布曲线。

5）实验台的主要参数及性能

试验主轴瓦：内直径d=60mm

有效长度B=110mm 粗糙度3.2

加载范围 0-1000N(100Kg)

摩擦力传感器量程 0-5Kg 精度 0.1% 压力传感器量程 0-600Kpa 精度 0.01% 加载传感器量程 0-200kg 精度 0.1% 测力杆上的测力点与轴承中心距离L=125mm 直流伺服电机功率 355W 主轴调速范围: 3-500rpm 外形尺寸 500×450×440 重量 52kg

三、实验内容及要求

1．在轴承载荷F=90kg和F=70kg时，分别测量轴承周向油膜压力和轴向油膜压力，绘制出周向和轴向油膜压力分布曲线，并求出轴承的实际承载量。 2．测定轴承压力、轴转速、润滑油粘度与摩擦系数之间的关系，用计算机进行数据处理，得出轴承f—λ曲线。

3．液体动压轴承油膜压力周向分布的仿真分析与位置模拟：采用与实验台